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フレキシブルディスプレイまたはロール可能なディスプレイは、ほとんどの電子機器で使用されている従来のフラットスクリーンディスプレイとは対照的に、本質的に柔軟な電子視覚ディスプレイです。 [1]近年、多くの家電メーカーが、電子書籍リーダー、携帯電話、その他の家電製品にこのディスプレイ技術を適用することに関心を高めています。このような画面は、画像やテキストを歪ませることなく、巻物のように巻き取ることができます。 [2]ロール可能なディスプレイの構築に関連する技術には、電子インク、ジャイリコン、有機LCD、OLEDなどがあります。
巻き取り可能な電子ペーパーディスプレイは、 E Ink社によって開発されました。CES 2006で、フィリップスは、電気なしで数か月間画像を保持できる画面を備えた巻き取り可能なディスプレイのプロトタイプを発表しました。 [1] 2007年に、フィリップスは、E Ink社の電気泳動技術をベースにした 5インチ、320 x 240ピクセルの巻き取り可能なディスプレイを発売しました。 [要出典]いくつかのフレキシブル有機発光ダイオードディスプレイが実証されています。[2]最初に市販されたフレキシブルディスプレイは、電子ペーパー腕時計でした。巻き取り可能なディスプレイは、巻き取り式コンピュータの開発において重要な部分です。
アプリケーション
フラットパネルディスプレイはすでに40年以上広く使用されており、ディスプレイ技術には多くの望ましい変化があり、持ち運びや保管が容易な、より軽量で薄い製品の開発に重点が置かれています。近年の巻き取り可能なディスプレイの開発を通じて、科学者やエンジニアは、フレキシブルフラットパネルディスプレイ技術が将来的に大きな市場の可能性を秘めていることに同意しています。 [3]
ロール可能なディスプレイはさまざまな場所で使用できます。
- モバイルデバイス。
- ラップトップとPDA。
- 手首にしっかりとフィットする永久的に適合するディスプレイ。[3]
- ハロウィーンなどに使われる子供用のマスク。 [3]
- ステアリングホイールや自動車に組み込まれた奇妙な形のディスプレイ。[3]
歴史
フレキシブルな電子ペーパーベースのディスプレイ
フレキシブル電子ペーパー ( e-ペーパー) ベースのディスプレイは、概念化され試作された最初のフレキシブル ディスプレイでした。このタイプのディスプレイのアイデアは最近のものではなく、過去にいくつかの企業によって試みられてきましたが、この技術の大量生産が消費者向け電子機器に実装されるようになったのはごく最近のことです。
ゼロックス PARC
フレキシブルディスプレイの開発という概念は、ゼロックスPARC（パロアルト研究所）によって初めて提唱されました。1974年、PARCの従業員であったニコラス・K・シェリドンがフレキシブルディスプレイ技術に大きな進歩をもたらし、初のフレキシブル電子ペーパーディスプレイを製作しました。Gyriconと名付けられたこの新しいディスプレイ技術は、紙の特性を模倣するように設計されていましたが、動的なデジタル画像を表示する機能も備えていました。シェリドンはペーパーレスオフィスの到来を思い描き、Gyriconの商用化を模索しました。[4] 2003年、ゼロックスPARCで開発された電子ペーパー技術を商用化するために、ゼロックスの直接の子会社としてGyricon LLCが設立されました。[5] Gyricon LLCの事業は短命で、2005年12月、ゼロックスは技術のライセンス供与に注力するため、子会社を閉鎖しました。[6]
HPとASU
2005年、アリゾナ州立大学(ASU) は、フレキシブル ディスプレイ研究専用の 250,000 平方フィートの施設を開設し、ASU フレキシブル ディスプレイ センター (FDC) と名付けました。ASU は、2004 年 2 月にこの研究施設の開発のために、米国陸軍研究所(ARL) から 4,370 万ドルを受け取りました。[7]計画されていたプロトタイプ デバイスは、その年の後半に公開デモンストレーションが予定されていました。 [8]しかし、このプロジェクトは一連の遅延に見舞われました。2008 年 12 月、ASU はヒューレット パッカードと提携して、大学のフレキシブル ディスプレイ センターでプロトタイプのフレキシブル電子ペーパーをデモンストレーションしました。[9] HP は研究を継続し、2010 年に別のデモンストレーションを披露しました。[10]しかし、技術の制限により、HP は「[当社] は、これらのパネルが実際にフレキシブルまたはロール可能なディスプレイに使用されるとは考えていませんが、単にディスプレイをより薄く軽くするために使用されると考えています」と述べています。[10]
2004年から2008年にかけて、ASUは初の小型フレキシブルディスプレイを開発しました。[11] 2008年から2012年にかけて、ARLはASUのフレキシブルディスプレイセンターへのさらなる支援を約束し、研究資金としてさらに5000万ドルを提供しました。[11]米陸軍はASUのフレキシブルディスプレイの開発に資金を提供していますが、センターの焦点は商業用途にあります。[12]
プラスチックロジック
プラスチックロジックは、独自の有機薄膜トランジスタ（OTFT）技術に基づいて、さまざまなサイズのモノクロプラスチックフレキシブルディスプレイを開発および製造している企業です。同社はこの技術を使用してカラーディスプレイを製造する能力も実証していますが、現時点では大量生産することはできません。[13] [14] [15]ディスプレイは、ドイツのドレスデンにある同社の専用工場で製造されています。この工場は、有機エレクトロニクスの大量生産に特化した、この種の工場としては初めての工場でした。[16]これらのフレキシブルディスプレイは、完全にプラスチックで作られており、ガラスを含まないため、「壊れない」と言われています。また、ガラスベースのディスプレイよりも軽くて薄く、低電力です。このフレキシブルディスプレイ技術の用途には、看板、[17] [18]腕時計、ウェアラブルデバイス[19]、自動車やモバイルデバイスなどがあります。[20]
有機的なユーザーインターフェイスとヒューマンメディアラボ
2004年、カナダのクイーンズ大学ヒューマンメディアラボのRoel Vertegaal教授率いるチームが、折り曲げられるペーパーコンピュータのプロトタイプであり、初のオーガニックユーザーインターフェイスであるPaperWindows [21]を開発しました。当時はフルカラーのUSレターサイズのディスプレイがなかったため、PaperWindowsでは、 3Dトラッキングによって1台のコンピュータとして連携する、実際の紙の文書にコンピュータウィンドウをアクティブプロジェクションマッピングする形式を採用しました。 2007年5月4日にXerox PARCでGyriconチームとHuman-Computer Interactionチームへの講義で、Vertegaal教授は、非平面ディスプレイ技術が将来のユーザーインターフェイスに与える影響を説明する手段として、オーガニックユーザーインターフェイス（OUI）という用語を一般に紹介しました。ペーパーコンピュータは、コンピューティングデバイスの柔軟なフォームファクタですが、巻き付ける皮膚のようなディスプレイを備えたあらゆる形状の固定ディスプレイオブジェクトも含みます。この講義は1年後、Communications of the ACMのオーガニックユーザーインターフェイス[22]の特別号の一部として出版されました。 2010年5月、ヒューマンメディアラボはASUのフレキシブルディスプレイセンターと提携し、フレキシブル電気泳動ディスプレイを搭載した初のフレキシブルスマートフォンであるPaperPhone [23]を開発した。PaperPhoneでは、曲げるジェスチャーでコンテンツを操作した。その後、ヒューマンメディアラボはPlastic LogicおよびIntelと提携し、初のフレキシブルタブレットPCおよびマルチディスプレイ電子ペーパーコンピューターであるPaperTab [24]をCES 2013で発表し、2013年4月には世界初のアクチュエータ付きフレキシブルスマートフォンのプロトタイプであるMorePhone [25]を発表した。
その他
2010年以降、ソニーエレクトロニクス、AUオプトロニクス、LGエレクトロニクスはいずれもフレキシブル電子ペーパーディスプレイの開発に関心を示している。[26] [27]しかし、フレキシブル電子ペーパーディスプレイの量産計画を正式に発表したのはLGだけである。[28]
フレキシブルOLEDベースのディスプレイ
フレキシブル OLED ディスプレイの研究開発は、主にこの技術をモバイル デバイスに実装することを目的に、2000 年代後半に始まりました。しかし、この技術は最近、消費者向けテレビ ディスプレイにも適度に採用されるようになりました。
Nokia MorphとKineticのコンセプト
ノキアは、ノキア モーフ コンセプト モバイル フォンで、初めて携帯電話へのフレキシブル OLED ディスプレイの応用を概念化しました。2008 年 2 月に報道向けにリリースされたモーフ コンセプトは、ノキアがケンブリッジ大学と共同開発したプロジェクトでした。[29]ノキアはモーフで、フレキシブルで多形的なデザインを取り入れた将来のモバイル デバイスのビジョンを実証することを意図していました。これにより、デバイスはシームレスに変更でき、さまざまな環境内のユーザーのさまざまなニーズに合わせることができます。[30]モーフの焦点はナノテクノロジーの可能性を示すことでしたが、民生用電子機器でフレキシブル ビデオ ディスプレイを使用するという概念の先駆者でした。[30]ノキアは、2011 年にノキア キネティック コンセプトでフレキシブル モバイル デバイスへの関心を再び高めました。[31]ノキアは、ロンドンで開催された Nokia World 2011 で、ノキアの新しいWindows Phone 7デバイス シリーズとともに、キネティック フレキシブル フォンのプロトタイプを発表しました。[32]キネティックは物理的にはモーフから大きく逸脱していたが、それでもノキアのモバイル機器における多態性のビジョンは取り入れられていた。[31]
ソニー
ソニーエレクトロニクスは、 2005年からフレキシブルディスプレイの研究開発に興味を示してきました。[33 ]理化学研究所と提携し、ソニーは2010年頃にこの技術をテレビや携帯電話に商品化することを約束しました。[33] 2010年5月、ソニーは巻き取り可能なTFT駆動のOLEDディスプレイを披露しました。[34]
サムスン
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2010年後半、サムスン電子は4.5インチのフレキシブルAMOLEDディスプレイのプロトタイプの開発を発表しました。[35]このプロトタイプデバイスは、コンシューマーエレクトロニクスショー 2011で展示されました。[36] 2011年第3四半期の四半期決算発表で、サムスンの投資家関係担当副社長であるロバート・イー氏は、同社がこの技術を適用し、2012年初頭までにそれを使用した製品をリリースする意向を確認しました。[37] 2012年1月、サムスンはフレキシブルディスプレイの製造に専門知識を持つLiquavista社を買収し、2012年第2四半期までに量産を開始する計画を発表しました。[38] [39]
2013年1月、サムスンはラスベガスのCESでの基調講演で、名前のない新製品を公開した。カリフォルニア州サンノゼにあるサムスンのディスプレイ研究所の上級副社長ブライアン・バークレーは、フレキシブルディスプレイの開発を発表した。彼は「この技術により、同社のパートナーは曲げたり、巻いたり、折りたたんだりできるディスプレイを製造できるようになる」と述べ、スピーチの中で、新しい携帯電話がいかにして巻けて柔軟になるかを実演した。[40]
サムスンのCES 2013基調講演では、フレキシブルAMOLEDディスプレイ技術を組み込んだ「Youm」というコードネームの2つのモバイルデバイスのプロトタイプが公開されました。[41] 「Youm」は湾曲したディスプレイ画面を備えており、 OLED画面の使用により、従来のLCDディスプレイよりも深い黒と高い全体的なコントラスト比が得られ、電力効率が向上しています。 [42]また、この携帯電話は巻き取り可能なディスプレイの利点があり、 LCDディスプレイよりも軽く、薄く、耐久性があります。サムスンは、「Youm」パネルはすぐに市場に登場し、2013年に生産が開始されると述べました。[43]
サムスンはその後、2013年10月に画面と本体が内側に湾曲したスマートフォン、Galaxy Roundをリリースした。[44]通知やショートカット用の補助領域として使用される湾曲した画面エッジを特徴とするYoumコンセプトの1つは、2014年にリリースされたGalaxy Note Edgeに発展した。 [45] 2015年にサムスンはこの技術を主力のGalaxy Sシリーズに適用し、デバイスの両側に画面が傾斜したS6モデルのバリエーションであるGalaxy S6 Edgeをリリースした。 [46] 2018年の開発者会議で、サムスンは折りたたみ式スマートフォンのプロトタイプを披露し、その後2019年2月にGalaxy Foldとして発表された。[47] [48]
アリゾナ州立大学
アリゾナ州立大学のフレキシブルディスプレイセンター（FDC）は、2012年にフレキシブルディスプレイの推進に向けた継続的な取り組みを発表しました。[49] 5月30日、アリゾナ州立大学は陸軍研究所の科学者と提携し、薄膜トランジスタ（TFT）技術を使用して世界最大のフレキシブルOLEDディスプレイの製造に成功したと発表しました。 [50]アリゾナ州立大学は、このディスプレイを「薄く、軽量で、曲げることができ、非常に頑丈なデバイス」に使用することを意図しています。[50]
小米
2019年1月、中国のメーカーXiaomiは折りたたみ式スマートフォンのプロトタイプを公開した。[51] XiaomiのCEOであるLin Bin氏は、Weiboソーシャルネットワークのビデオでこのデバイスのデモを行った。このデバイスは、両側が180度内側に曲がる大きな折りたたみ式ディスプレイを備えている。タブレットはスマートフォンに変形し、画面の対角線は4.5インチで、ユーザーインターフェイスをその場で調整できる。
利点
フレキシブルディスプレイはガラスに比べて多くの利点があります。耐久性が優れ、軽量で、プラスチックのように薄く、完璧に曲げることができ、多くのデバイスで使用できます。[52] さらに、ガラスと巻き取り可能なディスプレイの主な違いは、巻き取り可能なディスプレイの表示領域がデバイス自体よりも大きくなる可能性があることです。たとえば、対角線が5インチでロールが7.5mmのフレキシブルデバイスの場合、画面自体よりも小さく、厚さが約15mmのデバイスに収納できます。[53]
技術的な詳細
電子ペーパー
電子ペーパー技術を使用するフレキシブル ディスプレイでは、一般的に電気泳動技術またはエレクトロウェッティング技術が使用されます。ただし、フレキシブル電子ペーパーの種類ごとに、企業によって実装技術が異なるため、仕様が異なります。
HPとASUの電子ペーパー
アリゾナ州立大学とHPが共同開発したフレキシブル電子ペーパーディスプレイ技術は、HP研究所が開発したSAIL（Self-Aligned Imprint Lithography）と呼ばれる製造プロセスを採用している。[54]スクリーンは、柔軟なプラスチックシートの間に半導体材料と金属のスタックを重ねて作られる。スタックは完全に位置合わせされ、その状態を維持しなければならない。製造中の熱によって材料が変形する可能性があり、また結果として得られるスクリーンも柔軟性を維持する必要がある場合、位置合わせは製造中に困難になる。SAILプロセスは、半導体パターンを完全に構成された基板に「印刷」することでこれを回避し、層が常に完全に位置合わせされた状態を維持する。スクリーンのベースとなる材料の制限により、完全なロールを製造できる量は限られており、フレキシブルディスプレイとしての商用利用が制限されている。[10]プロトタイプディスプレイに関する仕様は以下のとおりである。
- 柔軟性があり、「約6回」まで巻き取ることができる[10]
- 「壊れない」[9]
明日電子新聞
AUOが発表したフレキシブル電子ペーパーディスプレイは、唯一の太陽光発電型であるという点でユニークです。太陽光充電が利用できない場合は、別途充電式バッテリーも取り付けられます。[55] 仕様[26]
- 6インチ対角ディスプレイサイズ
- 曲率半径は100mmに達する
- 9:1の高コントラスト比
- 反射率33%
- 16 グレーレベル
- 太陽光発電
- 「壊れない」
LG電子ペーパー
仕様: [56]
- 6インチ対角ディスプレイサイズ
- 1024x768 ( XGA ) 解像度
- 4:3アスペクト比
- TFTベースの電子ディスプレイ
- 「画面の中心から40度の範囲で曲げることができます」
- 側面から0.7mmの厚さ
- 重量14g
- 地上1.5メートルから落下しても損傷なし
- 「壊れない」（小型ウレタンハンマーによるテストによる）
報告された曲率によるディスプレイのリスト
*下の方がカーブが急です
有機EL
電子ペーパーベースのフレキシブル ディスプレイの多くは、OLED 技術とその派生技術に基づいています。この技術は電子ペーパーベースのフレキシブル ディスプレイに比べると比較的新しいものですが、OLED フレキシブル ディスプレイの実装はここ数年で大幅に増加しました。
アリゾナ州立大学
仕様: [57]
- 6インチ対角ディスプレイサイズ
- 480x360 4k解像度
- 4:3アスペクト比
- TFTバックプレーンを備えたOLEDディスプレイ技術
サムスン
仕様: [39] [58]
コンセプトデバイス
モバイルデバイス
2011年5月、カナダのクイーンズ大学のヒューマンメディアラボは、アリゾナ州立大学フレキシブルディスプレイセンターと提携し、初のフレキシブルスマートフォンであるPaperPhoneを発表しました。 [23] PaperPhoneは、5つの曲げセンサーを使用して、ディスプレイの角と側面を曲げるジェスチャーによるユーザーインターフェイスのナビゲーションを実装しました。 2013年1月、ヒューマンメディアラボは、CESでPlastic LogicおよびIntel Labsと共同で、初のフレキシブルタブレットPCであるPaperTabを発表しました。 [24] PaperTabは、各ディスプレイがウィンドウ、アプリ、またはコンピュータードキュメントを表すマルチディスプレイ環境です。ディスプレイは3Dで追跡され、マルチディスプレイ操作（並べて表示スペースを拡大する、1つのディスプレイで別のディスプレイを指してドキュメントファイルを開くなど）を可能にします。 2013年4月、パリでヒューマンメディアラボはPlastic Logicと共同で、世界初のアクチュエータ付きフレキシブルスマートフォンのプロトタイプであるMorePhoneを発表しました。[25] MorePhoneは電話やメッセージを受信すると本体を作動させてユーザーに通知します。
ノキアはロンドンで開催されたノキアワールド2011でキネティックコンセプトフォンを発表した。[31]フレキシブルOLEDディスプレイにより、ユーザーは垂直面と水平面の両方でさまざまな方法でひねったり、曲げたり、握ったり、折りたたんだりして電話を操作することができる。 [60]テクノロジージャーナリストのウェブサイトEngadgetは、「画面を自分の方に曲げると、[デバイス]は選択機能として機能したり、表示している写真にズームインしたりする」などの操作について説明している。 [61]ノキアは、このタイプのデバイスが「わずか3年」で消費者に提供されることを想定しており、「それを製造する技術」をすでに持っていると主張した。[31]
CES 2013で、サムスンは基調講演でAMOLEDフレキシブルディスプレイ技術を組み込んだ2つの端末、Youmと名前のないWindows Phone 8プロトタイプ端末を披露した。[62] [63] YoumはフレキシブルAMOLEDディスプレイ技術の静的実装を備えており、その画面は端の1つに沿って一定の曲率を持っている。[59]曲率の利点により、ユーザーは「画面を覆うケースを装着していても、テキストメッセージ、株価表示、その他の通知を端末の側面から読むことができる」。[59]名前のないWindows Phone 8プロトタイプ端末は、フレキシブルAMOLEDディスプレイを拡張する頑丈なベースで構成されていた。[63] AMOLEDディスプレイ自体は曲がり、サムスンの代表者によると「落としてもほとんど壊れない」と説明されている。[41]サムスンディスプレイの上級副社長ブライアン・バークレーは、この柔軟なフォームファクタは「人々がデバイスとやりとりする方法を変え始め、新しいライフスタイルの可能性を切り開き、パートナーがまったく新しいデバイスのエコシステムを構築できるようにする」と考えています。[41] Youmのフォームファクタは最終的にGalaxy Note Edge、[45]および将来のSamsung Galaxy Sシリーズのデバイスに採用されました。[64]
ReFlexはクイーンズ大学の ヒューマンメディアラボが開発したフレキシブルなスマートフォンです。[65]
曲面OLEDテレビ
LGエレクトロニクスとサムスン電子は、CES 2013で数時間違いで、湾曲したディスプレイを備えた湾曲OLEDテレビを発表しました。[66] [67]両社は、それぞれの湾曲OLEDプロトタイプテレビを、その曲がったOLEDディスプレイにより、その種の最初のものとして認識しました。[68] [69]技術ジャーナリストのウェブサイトThe Vergeは、 55インチのサムスンOLEDテレビの微妙な湾曲により、「よりパノラマ的でより没入感のある視聴体験が可能になり、実際に側面からの視野角が向上しました」と指摘しました。 [ 66]この体験は、湾曲した55インチのLG OLEDテレビを見たときにも共有されました。LGのセットは、曲率に加えて、3D機能も備えています。[67]
*下の方がカーブが急です
参照
- オーガニック ユーザー インターフェイス (OUI) は、フレキシブル ディスプレイを備えた消費者向けデバイスに一般的に実装されるユーザー インターフェイスのカテゴリです。
- フレキシブルガラス
- 魚の鱗[71]
- モジュラー設計
- スマートウォッチ
- MSGスフィア[72]
- エヴァンス＆サザーランド[73]
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